Caractéristiques de la batterie LiFePo4

Par rapport aux batteries secondaires aqueuses traditionnelles telles que les batteries plomb-acide, nickel-hydrogène et nickel-cadmium, les batteries lithium-ion LiFePO4 présentent les avantages d'une longue durée de vie, d'une densité d'énergie élevée et d'une sécurité de batterie élevée. Les batteries LiFePO4 sont devenues le système de batterie le plus prometteur parmi les différents systèmes de batterie. Par conséquent, les batteries LiFePO4 sont largement utilisées dans l'alimentation électrique des véhicules électriques, le stockage d'énergie à grande échelle, la station de base de communication, le vélo électrique et le système de panneaux solaires. Cet article étudie et développe principalement la durée de vie, les performances de charge-décharge à grande vitesse, la sécurité de l'acupuncture et la densité d'énergie pondérale des batteries lithium-ion LiFePO4.

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1. Performances de cycle de la batterie LiFePO4

En tant que l'un des composants clés des véhicules électriques, les batteries représentent environ la moitié du coût des véhicules électriques. Par conséquent, la durée de vie de la batterie détermine directement le coût d'utilisation des véhicules électriques. En raison des propriétés chimiques stables des matériaux positifs et négatifs des batteries LiFePO4, le volume de charge et le changement de tension pendant le processus de décharge sont très faibles, de sorte que la durée de vie du cycle est très longue. La figure 1 montre qu'une batterie lithium-ion 20Ah 12v est chargée avec un courant de 1C à 3,65V puis convertie en une tension constante jusqu'à ce que le courant chute à 0,02C; le courant de décharge est de 1C, la durée de vie sous condition de tension de coupure de 2,0 V (profondeur de charge et de décharge 100%).

La figure 1 montre que la capacité restante de la batterie est toujours supérieure à 80 % de la capacité initiale après que le cycle dépasse 1 600 fois. Bien que le coût actuel des batteries d'alimentation LiFePo4 soit légèrement supérieur à celui des batteries au plomb, la durée de vie plus longue de la batterie réduira considérablement l'utilisation des véhicules électriques et les coûts de maintenance.

2. Performances de décharge à différents taux

Étant donné que les batteries LiFePO4 peuvent être déchargées à différentes vitesses dans des applications pratiques, la capacité de décharge diminue rapidement dans certains systèmes de batterie à mesure que le courant de décharge augmente. Par conséquent, pour comprendre les performances de décharge des batteries LiFePO4 à des taux élevés, déchargez la batterie LiFePO4 20 Ah à 0,5 C, 1 C et 3 C, respectivement. Les résultats sont présentés dans la figure 2.

On peut voir sur la figure 2 que lorsque le courant de décharge est augmenté de 0,5C à 3C, la capacité de décharge de la batterie diminue légèrement, mais seulement de moins de 5%, ce qui suggère que la batterie au lithium fer phosphate est toujours bonne à des taux élevés travaille. Dans le même temps, le taux de décharge 3C peut répondre aux besoins des véhicules électriques dans des conditions de décharge à haut débit, de sorte que les véhicules électriques ont de fortes capacités de montée et d'accélération.

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3. Puissance de charge élevée

Les performances de charge rapide de la batterie peuvent amener les véhicules électriques à utiliser des méthodes de charge d'urgence dans des situations inattendues, ce qui est plus pratique pour l'utilisation des véhicules électriques. La figure 3 montre les résultats des tests d'une batterie d'une capacité réelle de 20 Ah chargée avec un courant de 3 C, atteignant 3,65 V, puis commutée en charge à tension constante.

Sur la figure 3, on peut voir que la capacité de la batterie change linéairement avec le temps dans la phase initiale de charge. Il peut atteindre 55 % de capacité de batterie en 15 minutes, 90 % en 25 minutes et plus de 95 % en 30 minutes. Cela montre que la batterie LiFePO4 peut être chargée à un taux plus élevé et que la batterie peut être complètement chargée en peu de temps.

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4. La sécurité des batteries LiFePO4

Les matériaux LiFePO4 sont chimiquement très stables, en particulier la stabilité à haute température est très bonne. Même les températures très élevées ne peuvent pas être décomposées pour libérer de l'oxygène, de sorte que les performances de sécurité des batteries au lithium fer phosphate sont très bonnes. Ils ne sont pas faciles à brûler et à exploser et à d'autres dangers.

Avec une bonne conception structurelle, la sécurité a été encore améliorée afin que la batterie ne brûle pas ou n'explose pas en cas d'impact, de piqûre d'aiguille, de court-circuit, etc. un clou de 8 mm de diamètre a rapidement percé la batterie et les changements de tension et de température de la batterie ont été enregistrés.

Comme le montre la figure 4, au début de l'insertion du clou, en raison du court-circuit interne, la tension de la batterie chute rapidement, une certaine quantité de chaleur est libérée et la température augmente.

Cependant, étant donné que le vide interne de la batterie chute de manière significative après le perçage, la partie de contact de court-circuit est déformée et un mauvais contact se produit. La chaleur n'est plus émise à ce stade, la tension a donc tendance à se stabiliser et la température de la batterie n'augmente que légèrement.

5. Densité énergétique de la batterie LiFePO4

La densité énergétique du poids est un indicateur important des performances de la batterie. La figure 5 montre qu'un phosphate de fer au lithium de 20 Ah est complètement chargé et qu'un taux de 0,3 C est déchargé à 2,0 V. La courbe de décharge peut être intégrée pour obtenir l'énergie dégagée par la batterie.

Après le calcul intégral, la batterie au lithium fer phosphate de 20 Ah a libéré 70,7 Wh d'énergie. Le poids de la batterie est de 580 g, de sorte que la densité d'énergie pondérale de la batterie au lithium fer phosphate peut être calculée à 121,90 Wh/kg.

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6. Décharge de la batterie LiFePo4 à différentes températures

En raison des grandes différences régionales dans l'utilisation des véhicules électriques, certains endroits ont des conditions météorologiques à basse température en hiver, et la basse température aura inévitablement un certain impact sur les performances de la batterie.

Par conséquent, pour comprendre les performances de décharge des batteries LiFePO4 à basse température, le test sera une batterie LiFepP4 20Ah stockée à -20℃, -10℃, 0℃, 25℃ et 55℃ pendant 20 heures. Puis dans cet environnement à basse température à 0,3 °C multiplié par le taux de décharge (à température ambiante, capacité de décharge de 0,3 °C de 100 %). Les résultats sont présentés à la figure 6.

La figure 6 montre que la batterie LiFePO4 ne peut libérer qu'environ 55 % de sa capacité à température ambiante à -20 °C, de sorte qu'elle peut nuire aux véhicules électriques pendant leur fonctionnement. Cependant, la capacité de décharge d'une seule batterie diminue davantage lorsque la température diminue. Les véhicules électriques combinent généralement des centaines de batteries, et lorsque la batterie fonctionne, une certaine chaleur est libérée et la température de la batterie doit augmenter.

Par conséquent, dans des blocs-batteries dans des applications pratiques, le problème de décharge à basse température n'est pas très grave. Pendant le test, en raison de la grande surface spécifique exposée d'une seule batterie, la température est la même que la température ambiante, de sorte que la capacité de décharge est fortement affectée. À des températures plus élevées, les batteries LiFePO4 sont moins affectées. Par exemple, la capacité de décharge de la batterie à 55°C est légèrement augmentée par rapport à 25°C.

Les recherches ci-dessus montrent que la batterie au lithium fer phosphate a une longue durée de vie, une sécurité élevée et une densité d'énergie. Dans le même temps, étant donné que la batterie au lithium RV n'utilise pas de plomb, de cadmium, de mercure, de chrome hexavalent et d'autres métaux lourds toxiques dans l'ensemble du processus de production, les matériaux d'emballage de la batterie ne contiennent pas de polybromobiphényles et de polybromodiphényléthers, et le LiFePO4 la batterie est également plus écologique. Par conséquent, la batterie au lithium fer phosphate trouvera une application plus large dans les véhicules électriques et le stockage d'énergie chimique à grande échelle.